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一、反常积分是什么?
二、无穷区间上的反常积分的概念与敛散性
三、无界函数的反常积分的概念与敛散性
四、敛散性的判别法
一、反常积分是什么?
我们已经知道,定积分存在有两个必要条件:一是积分区间有限,二是被积函数有界。如果破坏了积分区间的有限性,就引出无穷区间上的反常积分;如果破坏了被积函数的有界性,就引出了无界函数的反常积分。
二、无穷区间上的反常积分的概念与敛散性
设F(x)是f(x)在相应区间上的一个原函数
若① f(x)dx = F(x)- F(a)极限存在,则称反常积分收敛,否则发散。
若② f(x)dx=F(b)- F(x)极限存在,则称反常积分收敛,否则发散。
若③ f(x)dx = f(x)dx + f(x)dx右端两个积分都收敛,则收敛,否则发散。
注:- 到+ 之间的不能直接进行积分,需要分成两部分分别积分。
例, dx由图像看几何意义好像是积分为0,收敛,其实对其进行上面③式计算,得到
dx = dx + dx,我们以算右边为例, dx = - 0=+的,即此反常积分是发散的。
三、无界函数的反常积分的概念与敛散性
设F(x)是f(x)在相应区间上的一个原函数,为f(x)的瑕点(使f(x)在的领域内无界的点即为瑕点)
若x=a是唯一瑕点,则f(x)dx=F(b)- F(x)极限存在,则称反常积分收敛,否则发散。
若x=b是唯一瑕点,则f(x)dx= F(x)-F(a)极限存在,则称反常积分收敛,否则发散。
若x=c∈(a,b)是唯一瑕点,则f(x)dx=f(x)dx + f(x)dx,右端两个积分收敛,则称反常积分收敛,否则发散。
四、敛散性的判别法
(1)无穷区间
比较判别法
设函数f(x),g(x)在区间[a,+)上连续,并且0≤f(x)≤g(x)(a≤x≤+),则
当①g(x)dx收敛时,f(x)dx收敛;
当②f(x)dx发散时,g(x)dx发散;
比较判别法的极限形式
设函数f(x),g(x)在区间[a,+)上连续, 且f(x)≥0,g(x)>0, = (有限或),则
①当 ≠ 0且 ≠ 时,g(x)dx与f(x)dx有相同的敛散性;
②当 = 0时,若g(x)dx收敛,则f(x)dx也收敛;
注:为0时说明分子是分母的高阶无穷小,即f(x)趋近于0的速度比g(x)快,即f(x)更接近于0
③当 = 时,若g(x)dx发散,则f(x)dx也发散;
(2)无界函数
比较判别法
设f(x),g(x)在(a,b]上连续,瑕点为x=a,且0≤f(x)≤g(x),ze
①当g(x)dx收敛,则f(x)dx收敛;
②当f(x)dx发散,则g(x)dx发散。
比较判别法的极限形式
设f(x),g(x)在(a,b]上连续,瑕点为x=a,且f(x)≥0,g(x)>0(a<x≤b),
= (有限或),则
①当 ≠ 0且 ≠ 时,f(x)dx和g(x)dx有相同的敛散性;
②当 = 0时,若g(x)dx收敛,则f(x)dx收敛;
③当 = 时,若g(x)dx发散,则f(x)dx发散。
(3)四个重要结论
①dx,当0
②dx,当p>1时,其收敛;当p≤1时,其发散;
③当0
④当a>1时,反常积分dx收敛。